数字合成双路函数发生器的研制

摘要

论文对数字合成双路函数发生器的原理及实现方法进行了研究.双路函数发生器在科研、教学等领域有着广泛的应用.该项研究对提高中国函数发生器的数字化水平有重要的意义.目前国内的双路函数发生器多数采用模拟振荡器的原理实现,2路信号在倍频关系时无法同步,而且产生的函数波形很少;双向信号发生器虽然实现了数字化,但通常采用地址计数器原理产生波形,信号的频率分辨力较低、频段较窄,不同的频段需要不同的滤波器,电路复杂,相位调节分辨率低.为了解决双路函数发生器的存在的上述技术难题,并应信号发生器生产厂家的要求,确立了该项研究课题.通过查阅大量技术文献,了解到直接数字合成技术已经是波形合成的主要技术,并有一些通用的DDS芯片可以使用,但这些通用芯片无法实现相位调节.根据该项研究的特点,设计了具有相位调节功能的直接数字合成控制逻辑电路,并用复杂的可编程逻辑器件实现;建立了校准模型,每路信号的零点和增益均可通过仪器键盘校准,保证了仪器的可靠性,便于仪器生产、维护;通过软件和硬件的协同工作,解决了2路信号在倍频条件下的同步问题并实现了宽带范围内相位调节的高分辨力.根据市场的需要,确定了首先研制低频双路数字合成发生器的原则,确立了需要达到的技术指标并设计了整机电路.经过电路调试和性能测试,完全达到了设计要求,并实现了规模生产.该项研究实现的主要技术指标如下:信号频率范围10μHz-500KHz,频率分辨力10μHz;相位调节范围0.00-359.99度,分辨力0.01度;输出信号个数任意,允许外部调幅;能产生正弦波、方波、脉冲波、扫描波等10多种标准波形;输出阻抗50欧姆,波形幅度范围0.00-10.0V,直流偏置范围-10.0-10.0V;输出衰减范围0-60dB.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2函数发生器的发展状况

1.2.1早期函数发生器的发展状况

1.2.2函数发生器的发展现状

1.3双路函数发生器的现状

1.3.1应用领域

1.3.2存在的问题

1.3.3提出的目标

1.4课题来源和技术要求

第2章整体方案的确定

2.1概述

2.2 DDS技术

2.2.1 DDS的性能特点

2.2.2 DDS的原理

2.2基于DDS的应用

2.3本章小结

第3章硬件电路的设计

3.1双路函数发生电路原理框图

3.2系统硬件总体设计及其原理

3.2.1液晶显示的设计

3.2.2ROM查询表的设计

3.3波形发生电路原理

3.4信号发生电路的设计

3.4.1信号f(t)的生成

3.4.2信号调理电路

3.4.3衰减电路的设计

3.5 DDS中控制电路的CPLD实现

3.5.1 CPLD的简介

3.5.2相位控制原理

3.5.3 CPLD芯片的引脚功能

3.6本章小结

第4章软件设计

4.1仪器的基本要求和操作

4.1.1显示窗口的定义

4.1.2键盘功能的定义

4.1.3参数标定

4.2程序初始化

4.2.1变量存储位置定义

4.2.2寄存器初始化

4.2.3主程序和中断子程序入口地址

4.3主程序的设计

4.4中断子程序的设计

4.4.1中断子程序1

4.4.2中断子程序2

4.4.3中断子程序3

4.5键处理程序的设计

4.6调试结果

4.7本章小节

结论

参考文献

工程硕士研究生简介

致谢